Czarne dziury o masie gwiazdowej znalezione w sercu największej gromady gwiazd w Drodze Mlecznej
Czy trwająca od dziesięcioleci debata na temat tajemniczych ruchów gwiazd w Omega Centauri może wreszcie zostać rozwiązana?
 |
| Wizja artystyczna rozmieszczenia gwiazdowych czarnych dziur i czarnej dziury o masie gwiazdowej w gromadzie Omega Centauri. Źródło: University of Surrey |
Omega Centauri to masywna gromada kulista z prawie dziesięcioma milionami gwiazd znajdująca się w konstelacji Centaura. Przez długi czas naukowcy zauważali, że prędkości gwiazd poruszających się w pobliżu centrum Omega Centauri były wyższe niż oczekiwano. Nie było jednak jasne, czy jest to spowodowane przez czarną dziurę o masie pośredniej (IMBH), ważącą sto tysięcy razy więcej niż Słońce, czy też przez gromadę czarnych dziur o masie gwiazdowej, z których każda waży zaledwie kilka razy więcej niż Słońce.
Oczekuje się, że w wyniku ewolucji gwiazd w Omega Centauri powstanie skupisko czarnych dziur. Astronomowie sądzili jednak, że większość z nich zostanie wyrzucona przez oddziaływania typu proca z innymi gwiazdami. W związku z tym IMBH zaczęła coraz bardziej przypominać preferowane rozwiązanie. Wydawało się to jeszcze bardziej prawdopodobne, gdy niedawno pojawiły się nowe dowody na istnienie szybko poruszających się gwiazd w pobliżu centrum Omega Centauri, które mogą wymagać interakcji z IMBH, aby osiągnąć tak duże prędkości.
Czarne dziury o masie pośredniej są ekscytujące dla astronomów, ponieważ mogą stanowić “brakujące ogniwo” pomiędzy czarnymi dziurami o masie gwiazdowej a supermasywnymi czarnymi dziurami. Gwiazdowe czarne dziury powstają w wyniku śmierci masywnych gwiazd i zostały już odkryte za pomocą wielu różnych technik. Supermasywne czarne dziury znajdują się w centrach dużych galaktyk i mogą ważyć od milionów do miliardów razy więcej niż Słońce. Obecnie nie wiemy, w jaki sposób powstają supermasywne czarne dziury i czy zaczynają swoje istnienie jako gwiazdowe czarne dziury. Znalezienie IMBH mogłoby rozwiązać tę kosmiczną zagadkę.
Nowe badania z udziałem University of Surrey ponownie przyjrzały się anomalnym prędkościom gwiazd w centrum Omega Centauri, ale tym razem wykorzystały nowy fragment danych. Naukowcy po raz pierwszy połączyli dane dotyczące anomalnych prędkości z nowymi danymi dotyczącymi przyspieszeń pulsarów. Pulsary, podobnie jak czarne dziury, powstają z umierających gwiazd. Ważą do dwóch razy więcej niż Słońce, mają zaledwie 20 km średnicy i mogą wirować do 700 razy na sekundę. Obracając się, emitują fale radiowe wzdłuż swojej osi obrotu, przetwarzając je jak wirujący bąk. Wiązka radiowa omiata Ziemię niczym latarnia morska, umożliwiając nam ich wykrycie.
Pulsary to naturalne zegary, prawie tak dokładne jak zegary atomowe na Ziemi. Dzięki dokładnym pomiarom zmian w tempie ich wirowania, astronomowie mogą obliczyć, w jaki sposób pulsary przyspieszają, bezpośrednio badając siłę pola grawitacyjnego w centrum Omega Centauri. Łącząc te nowe pomiary przyspieszenia z prędkościami gwiazd, naukowcy z Surrey, Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC, Hiszpania) i Annecy-le-Vieux Laboratoire de Physique Théorique LAPTh w Annecy (Francja) byli w stanie odróżnić IMBH od gromady czarnych dziur, faworyzując tę drugą.
Polowanie na nieuchwytne czarne dziury o masie pośredniej trwa. Nadal może istnieć jedna w centrum Omega Centauri, ale nasze badania sugerują, że musi mieć mniej niż około 6000 mas Słońca i znajdować się obok skupiska gwiazdowych czarnych dziur. Istnieje jednak duża szansa, że wkrótce znajdziemy jedną z nich. Coraz więcej przyspieszeń pulsarów nadchodzi, pozwalając nam zaglądać do wnętrz gęstych gromad gwiazd i polować na czarne dziury dokładniej niż kiedykolwiek wcześniej – powiedział prof. Justin Read, główny badacz na wczesnym etapie kariery i kierownik katedry astrofizyki.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
